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海工钢结构浪溅区及潮差区腐蚀防护方法
发布日期:2017-12-20  来源:腐蚀与防护   浏览次数:26
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在对海洋资源的开发过程中,出现很多这样那样的问题,其中腐蚀问题一直以来是人们所关注的一个难题,也是一个亟待解决的问题。
英国著名博物学家赫胥黎曾提过:“大自然常常有这样一种倾向,就是讨回她的儿子——人——从她那儿借去而加以安排结合的、那些不为普遍的宇宙过程所赞同的东西。”所以说,金属腐蚀是一个自发性的过程。就海工钢结构而言,若没有适当的防护措施,会回到铁的原始状态,成为氧化铁或锈,失去原有的功能,带来安全隐患与经济损失。

位于浪溅区及潮差区的钢构件更是如此,因海水飞溅、干湿交替、含氧量高、阳光直射、海洋生物附着等因素[1-3],腐蚀状况极其严重,而且普通防腐防护措施难以奏效。本文对近些年来,海工钢结构在腐蚀最严重的浪溅区及潮差区腐蚀防护方法做出总结,指明各种方法优缺点,以供参考。
1.浪溅区及潮差区腐蚀状况
海洋环境腐蚀是一个总的概念[1-3],可分为大气区、浪溅区、潮差区、全浸区和海泥区五个区域,不同区域由于其所处环境不同腐蚀情况有所差异。图1.1为朱相容等人在湛江麻斜岛海区中暴露试验2年所得[4],可知浪溅区为钢铁构件在海洋环境中受到腐蚀最为严重的区带。

图1.1 海洋中钢铁构筑物的腐蚀形态和特征示意图
浪溅区,顾名思义,是海水浪花与海水微粒飞溅所能波及之处[5],通常是在平均高潮位(M.H.W.L)至平均高潮位(M.H.W.L)以上0~1m处,且与当地实际情况有关。在此区间,由于海水飞溅、干湿交替、氯盐含量大,阳光直射、含氧量高、无海生物污损等原因造成的腐蚀最为严重,厚0.25 英寸的钢板,5 年即穿孔[6]。
潮差区位于平均高潮位和平均低潮位之间,除微电池腐蚀外,还受到氧浓差作用,因供氧充分为阴极,受到保护,腐蚀情况次于浪溅区[1],但此区间由于水位变动、干湿交替,施工难度大大增加,一般防腐蚀方法难以起效。
由于上述部位发生严重的局部腐蚀破坏,使整座钢结构物大大降低承载力而影响安全生产。 多提前报废,缩短使用寿命。
2.浪溅区及潮差区腐蚀防护方法
由于浪溅区、潮差区的特殊环境,造成了防腐技术上的困难。现将常用防腐措施分为以下几种:
2.1.改进钢结构物理性质
2.1.1预留腐蚀裕量
有些国家采用加厚浪溅区钢结构部位钢板厚度的方法来延长结构物寿命[8]。这一方法是根据浪溅区钢结构腐蚀速度,预留一定厚度的牺牲钢材,以期延长结构物有效工作年限。根据规范《海港工程钢结构防腐蚀技术规范》(JTS153-3-2007)[7],钢结构在不同部位的单面腐蚀裕量△δ(mm),可参照类似环境条件下钢结构的腐蚀实测数据而定,亦可按式(2-1)计算:
Δδ=K[(1-P)t1+(t-t1)] (2-1)
Δδ—钢结构单面腐蚀裕量(mm);
K—钢结构的单面平均腐蚀速度;
P—采用防腐蚀措施时的保护效率;
t1—采用防腐蚀措施时的设计使用年限;
t—被保护的钢结构设计使用年限。
虽然增加腐蚀裕量可以增加钢桩的安全系数,提高钢桩的使用寿命,但是实际情况中腐蚀往往不均匀,很容易造成局部腐蚀,应力集中,对结构安全性有很大影响。因此对于钢桩除了预留合理的厚度外,采取适当的防腐措施也是必要的。
2.1.2耐海水钢
海港工程钢结构用的钢材,一般采用普通碳素结构钢或低合金结构钢。碳钢的耐蚀性能低,为提高其耐蚀性通常通过添加合金元素来提高钢桩在浪溅区的防腐性能[9-10]。Mn、P、Si、Cr、Mo、Ni对减轻钢的浪溅区腐蚀有效,S、Al、V对钢的浪溅区腐蚀有害;Cu-P、Mn-Mo、Ni-Cr-Mo复合对减轻钢在浪溅区的腐蚀有好的效果。
 
 
 
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